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让发电高效安全,给锅炉戴顶耐磨耐热“帽”
来源:国家能源局网站    时间:2019-4-9
  “一种无镍高温耐磨合金锅炉风帽在火力发电厂锅炉中的应用属于国内未见相同报道,具有新颖性”。这是近日内蒙古科技信息研究院新出炉的查新报告对内蒙古共达高新材料科技有限公司(以下简称共达科技)的锅炉风帽技术进行的结论性总结。

    根据客户反馈和实验数据显示,这种新式锅炉风帽填补了火力发电厂对该类合金材料需求的空白,是电厂锅炉关键易损件在选材方面的重大创新和改进。

    风帽虽小,关乎设备运转成败

    风帽是循环流化床锅炉的关键部件,作为锅炉的布风装置,对锅炉的安全经济运行起着关键性的作用。共达科技研发负责人王宁告诉记者:“对于火力发电厂的锅炉来说,一般燃烧10毫米以下颗粒煤,要靠风帽吹出的风把粉煤吹起来,形成沸腾状燃烧。成百上千个风帽组成锅炉的布风装置,起到均匀布风、确保整个炉膛流化均匀、避免局部结焦的作用。”

    火力发电厂的正常高效运转关乎国计民生,多年以来,我国乃至世界各地的科研人员和研发团队从未停止过对风帽性能提升的研究。京能集团京玉发电有限责任公司工程师刘海对锅炉风帽有着多年的研究,他介绍,风帽在锅炉运转过程中很容易“受伤”:“如锅炉启动时燃油量过大,会烧坏风帽,再如锅炉运转中床料颗粒的频繁波动摆动,会磨损风帽,燃煤中的硫成分会腐蚀风帽等。”

    风帽一旦出现损坏,就必须进行局部或整体更换,在此过程中,锅炉必须停转。因此,风帽的耐热耐磨性直接决定着部件的更换周期长短,更决定着火力发电厂的生产效率和安全运转。

    记者了解到,目前我国已经分别制定了耐热合金和耐磨合金的国家标准和国家牌号,但是尚无同时具备耐磨和耐热的复合型能合金国家标准,根本原因是国内一直没有研发出“双耐性“的合金材料。

    着眼“双耐性”,全新产品应运而生

    早在内蒙古工业大学材料科学与工程学院任院长时,王宁就带领团队开始了“双耐性”锅炉风帽的新材料研发,从调研、实验、研制,历时十多年。

    “解决这个问题,必须要从材料入手,别无他法。”王宁说,“传统的耐热耐磨材料都是镍合金,我们研发的新材料合金,主要是要采用其他元素代替价格昂贵的镍,而这些新的元素在合金中达到一定含量时,同样能达到耐热耐磨的要求,同时,新的元素与其他元素配合形成的新合金,在耐热耐磨性上相比镍合金更加优秀。”

    将新材料制备技术和正交实验法(利用排列整齐的正交表来对实验进行整体设计、综合比较、统计分析)结合,是王宁研发团队的一次创新。“我们利用几年的时间,通过正交试验法进行多因素、多水平的试验,对不同因素不同水平的试验材料进行高温力学性能测试、高温抗氧化测试、高温耐磨损测试等,然后利用综合评分法确定无镍耐热耐磨合金的最佳化学成分。”王宁介绍说,通过新旧合金材料使用测试数据对比报告,他们发现新材料锅炉风帽磨损量仅为许多老产品磨损量的一半。

    新疆新业能源化工有限公司自备电厂是共达科技最新的合作伙伴,该公司技术负责人介绍:“传统的锅炉风帽使用寿命只有5—6个月,而新材料锅炉风帽在电厂的使用寿命可以超过两年。”

    “以一家安装两台135MW循环流化床主力机组的企业为例,每台锅炉年平均采购耐热耐磨易损件约100万元。保守地说,此技术至少可为企业降低采购成本15%,提高使用寿命25%,即每台锅炉的易损件直接采购成本可节省15万元。”王宁说。